(57)【要約】【課題】着磁され難く、切粉の排除が容易で、耐摩耗性があり、製作が容易な、工作機械用チャック装置を提供する。【解決手段】チャックジョーのトップジョー１０ａの胴体１１をＮｉ：１９〜２２質量％、Ｃｒ：２４〜２６質量％を含むオーステナイト系ステンレス鋼とし、トップジョー１０ａの把持面１３をＣｒ：２７〜３１質量％、Ｗ：４〜１３質量％、Ｃ：１〜２．５質量％、残部がＣｏ及び不可避不純物からなるコバルト系超合金１２とする。このコバルト系超合金１２を把持面１３に溶接肉盛りした後、仕上加工する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削または研削される加工物を把持固定するチャック装置の把持部材において、把持部材の胴体がオーステナイト系ステンレス鋼からなり、把持部材の加工物把持面がコバルト系超合金からなることを特徴とする工作機械用チャック装置。
【請求項２】
前記オーステナイト系ステンレス鋼が、Ｎｉ：１９〜２２質量％、Ｃｒ：２４〜２６質量％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１記載の工作機械用チャック装置。
【請求項３】
前記コバルト系超合金が、Ｃｒ：２７〜３１質量％、Ｗ：４〜１３質量％、Ｃ：１〜２．５質量％、残部がＣｏ及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１記載の工作機械用チャック装置。
【請求項４】
前記把持部材がのトップジョー、揺動爪、フィンガーチャック、または加工物位置決め用部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械用チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤や研削盤などの工作機械において用いられる工作機械用チャック装置に関し、さらに詳しくは加工物を把持固定するチャックジョー、揺動爪、フィンガーチャック、加工物を位置決めする部材などを有するチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工物を工作機械で加工する場合、加工物は主軸と一体に回転する三方締め或いは四方締めのスクロールチャック、ダイヤフラムチャック、コレットチャック等によって把持固定される。
【０００３】
例えば、三方締めチャックでは、スクロールチャックは焼入れされた鉄合金で作られており、主軸と一体になって回転するチャックボディに内蔵するスクロールを回転させることにより、３個のジョーが放射方向に進退するようになっている。
【０００４】
このようなスクロールチャックは、マスタージョーとトップジョーとがクロスキーにより噛み合ってボルトで固定された構造のツーピースジョー型や、マスタージョーとトップジョーとが一体になっているワンピースジョー型がある。トップジョーは、中心側から外周側に向かって階段状に降下する段部をもつインターナルジョーと、反対方向に階段状になっているエクスターナルジョーがあり、この階段状の段部が３段の他に２段のものもあり、段のないものもある。
【０００５】
ジョーの把持によって変形する怖れのある加工物に対しては、加工物の輪郭にぴったり適合する形状の把持面を持つトップジョーを、三方締めチャックのマスタージョーとして用いるか、またはトップジョーにボルト締め等により固定する構造のものがある。
【０００６】
また、各ジョーに設置した軸に嵌合しシーソーのように揺動し両端部に加工物を把持する爪をもっているチャック装置がある。
【０００７】
異形状な加工物に用いられるものでは、チャック装置本体に加工物の基準面を突き当てて位置決めするための部材を設け、対向するジョーに前記の揺動爪を用いたものがある。その他、チャック爪がリンク機構などによって進退する構造のフィンガーチャックなどもある。
【０００８】
これらのチャックジョーは、原因が必ずしも明らかではないが、使用中に次第に磁気を帯びてきて、加工物が鉄系材料の場合には加工物の切粉がチャックジョーに付置する。この切粉は圧縮空気の風圧では排除が困難なことがあり、チャックジョーの把持面を清浄化するための時間がかかり、加工能率を悪くしたり、清浄化が不完全のために加工物の正しい着座ができずに、加工不良を起こすことがあった。また、チャックジョーの把握面に付着した切粉が加工物に押し込まれて、加工物を傷付けることがあった。
【０００９】
このような鉄系材料の切粉が付着する問題と類似した課題をもつ技術としては、平面研削盤等の電磁チャックがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
この電磁チャックは、加工物を加工したのちに脱磁しても残留磁気があり研削粉が付着する問題があり、これを防止するために、電磁チャックの表面に非磁性で耐摩耗性の大きい硬質層、例えば真鍮、ステンレス鋼、セラミックス、超硬合金等の層を設けることによって、切粉の付着を防止することが記載されている。しかし、この技術を応用して、チャックジョーに真鍮やステンレス鋼を用いた場合、耐摩耗性や強度が不足するという問題があった。
【００１１】
一方、ジルコニアやアルミナのようなセラミックスでは、チャックジョーの形状や寸法を高精度に製作することが困難である。
【００１２】
なお、耐久性向上のために把持部の部材として超硬材を用いたチャックジョーがある（例えば、特許文献２参照。）。超硬合金を用いて、チャックジョーの形状、寸法に合わせて精度よく製作することもまた容易ではなく、費用も割高である。また、超硬合金は僅かであるが着磁が認められた。
【特許文献１】特開平２−１８５３３７号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】実用新案登録第３０２４２１４号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
工作機械用チャック装置において、ステンレス鋼や超硬合金等の非磁性金属やセラミックス等を用いても、上述のように、耐久性、製作性に問題がある。
【００１４】
本発明は、着磁され難く、切粉の排除が容易で、耐摩耗性があり、製作が容易なチャックジョー、揺動爪、加工物位置決め部材等を備えたチャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする工作機械用チャック装置である。すなわち、本発明は、切削または研削される加工物を把持固定するチャック装置の把持部材の胴体が、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、把持部材の加工物把持面がコバルト系超合金から構成されていることを特徴とする工作機械用チャック装置である。
【００１６】
前記オーステナイト系ステンレス鋼としては、各種組成のものを適用することができるが、Ｎｉ：１９〜２２質量％、Ｃｒ：２４〜２６質量％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる合金、例えばＳＵＳ３１０Ｓなどを用いると、磁化されにくいので好ましい。
【００１７】
また、前記コバルト系超合金としては、Ｃｒ：２７〜３１質量％、Ｗ：４〜１３質量％、Ｃ：１〜２．５質量％、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる組成のものが好ましい。
【００１８】
なお、前記把持部材としては、チャック装置のトップジョー、揺動爪、フィンガーチャック、加工物位置決め部材等である。
【００１９】
このような工作機械用チャック装置の把持部材は、ステンレス鋼からなる胴体を切削加工し、その把持固定面に超合金の溶接肉盛りを施し、これを切削加工することによって製作することができ、比較的安価に簡単な工程で精度よく製作することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、工作機械用チャック装置の加工物把持固定面は、耐摩耗性に富み摩耗が少なく、加工物を傷付けるほど硬くはなく、また、着磁が認められず、付着した切粉等の除去が容易であるから、加工能率がよく、チャックジョー等の加工物把持固定面に加工物の着座を正確、確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る切削または研削される加工物を把持固定するチャックジョー等の把持部材は、胴体がオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、加工物把持面がコバルト系超合金から構成されている。
【００２２】
この把持部材はオーステナイト系ステンレス鋼製の把持部材胴体の加工物把持面に、超合金を溶接肉盛りし、これを切削加工することによって製造可能である。
【００２３】
この把持部材は、着磁性がなく、工作物把持面がコバルト系の超合金であるので、加工物を損傷することなく、かつ、摩耗が少ない。
【００２４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず、従来技術について図４、図５を用いて説明する。
【００２５】
図４に、従来の三方締めスクロールチャック（ＪＩＳ  Ｂ６１５１−１９８６参照）２０の斜視図を示した。
【００２６】
このチャックのジョー２０は、焼入れされた鉄合金で作られている。主軸と一体に回転するチャックボディ２１にスクロールが内蔵されている。スクロールキー（ハンドル穴）２２にハンドルを挿し込んでスクロールを回動させると、３個のトップジョー２４が放射方向に進退するようになっている。
【００２７】
図４は、ツーピースジョー型であり、マスタージョー２３とトップジョー２４とが、クロスキー２５により噛み合って固定され、ボルト２６によって一体に結合されているが、マスタージョー２３とトップジョー２４とが一体になったワンピースジョー型のスクロールチャックもある。
【００２８】
トップジョー２４は、チャック２０の中心側から外周側に向かって階段状に降下する段部を備えたインターナルジョーと、反対方向に階段状になっているエクスターナルジョーがあり、図４では中心側に向って降下する階段が３段のものが示されている。
【００２９】
また、加工物がトップジョー２４の把持によって変形し易い加工物の場合には、加工物の輪郭にぴったり適合する形状の把持面を持つトップジョーを、図４に示すような三方締めチャックのマスタージョー２３またはトップジョー２４にボルト締め等により固定する構造のものがある。
【００３０】
図５はその一例を示すもので、図示しない旋盤の主軸と一体な三方締めチャックの３個のマスタージョー（図示しない）に、ボルト１８によって締め付け固定されれたトップジョー１０と、トップジョー１０によって把持された鉄系材料からなる加工物３０を示した正面図である。ここでは加工物３０の例として歯車が示されている。
【００３１】
トップジョー１０は加工物（歯車）３０の歯先円とぴったり適合する形状に切削加工されており、加工物（歯車）３０の複数の歯を把持固定している。主軸を回転させ、図示していないバイトで加工物（歯車）３０の端面や内径面を切削加工する。
【００３２】
図１は本発明の実施例の工作機械用チャック装置に付設されるトップジョー１０ａを模式的に示した斜視図である。トップジョー１０ａの材料として、オーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ（Ｆｅ−２０質量％Ｎｉ−２５質量％Ｃｒ）を用いた。トップジョー１０ａは加工物端部受け面１４、加工物端部受け面１４のための円弧状輪郭（把持面１３）、及びボルト孔１５を切削加工によって加工した胴体１１からなる形状である。胴体１１の加工物把持面１３を形成する部分にコバルト系超合金１２をアーク溶接によって肉盛りし、切削加工により把持面１３を仕上げてある。加工物端部受け面１４と把持面１３との隣接部には逃げ溝１６が形成されている。
【００３３】
このトップジョー１０ａの加工は、例えばスクロールチャック２０（図４参照）のマスタージョー２３に固定した段差のないトップジョー２４にボルトで固定して、半径が所定寸法である把持面１３及び逃げ溝１６を切削加工により形成した。
【００３４】
コバルト系超合金は、組成が質量で２８％Ｃｒ、４％Ｗ、１．１％Ｃ、Ｆｅ及びＳｉがそれぞれ１％のもの（商品名：ステライトＳＴＬ−３）を用いた。この超合金の表面硬さはＨＲＣ３８〜４４であった。
【００３５】
このようなトップジョー１０ａを用いて、鉄系合金からなる歯車の端面加工を行った。１ヶ月間経過した後においても、トップジョー１０ａに磁気がないことが確認され、また、摩耗は全く認められなかった。
【００３６】
このようなトップジョー１０ａの形態は適宜変形することができる。図２は別の形状のトップジョー１０ｂの斜視図である。このトップジョー１０ｂは、クロスキー２５が設けられているもので、マスタージョー２３のクロスキー２５の凹部に嵌合するようになっており、ボルト孔１５に挿入したボルトによってマスタージョー２３に固定される。
【００３７】
このトップジョー１０ｂの製作方法は、前記例と同様に、オーステナイト系ステンレス鋼材を主要な形状に切削加工して胴体１１を製作し、その把持面１３の近傍に超合金１２の溶接肉盛りを施したのち、マスタージョー２３に締付け固定して、所定寸法の半径をもつ加工物把持面１３を形成する。
【００３８】
また、図３に示すような別の実施形態もある。図３に示すトップジョー１０ｃは、図４に示したスクロールチャック２０のトップジョー２４の凸部を凸部収納孔１７に挿入してボルト締め固定される。このトップジョー１０ｃの製作は、オーステナイト系ステンレス鋼材を円筒形状に切削加工して胴体１１を形成し、ボルト孔１５を設け、スクロールチャック２０のトップジョー２４に固定し、把持面１３になる凹面と、加工物端部受け面１４とを切削加工したのち、把持面１３になる凹面に超合金１２の肉盛りを施し、再びスクロールチャック２０のトップジョー２４に固定して把持面１３及び加工物端部受け面１４とを切削加工して仕上げる。
【００３９】
これらのトップジョー１０ｂ、１０ｃも上記トップジョー１０ａと同様に着磁がなく耐摩耗性に優れたものである。
【００４０】
以上、ツーピースジョー型、スリーピースジョー型のトップジョー１０ａ、１０ｂ、１０ｃを例に挙げて説明したが、マスタージョー２３においても、チャック胴体１１との摺接面を超合金から成る面としたオーステナイト系ステンレス鋼製にすれば、周辺の鉄粉付着を容易に除去することができる。また、ワンピースジョー型のチャックジョーや、揺動型のチャック爪、フィンガーチャック爪、加工物位置決め部材等の加工物を把持する各種部材に適用しても同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例に係るトップジョーの斜視図である。
【図２】別の形状のトップジョーの斜視図である。
【図３】別の形状のトップジョーの斜視図である。
【図４】従来の三方締めスクロールチャックの斜視図である。
【図５】トップジョーの別の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ    トップジョー
１１    胴体
１２    コバルト系超合金
１３    把持面
１４    加工物端部受け面
１５    ボルト孔
１６    逃げ溝
１７    収納孔
１８    ボルト
２０    スクロールチャック
２１    チャックボディ
２２    スクロールキー
２３    マスタージョー
２４    トップジョー
２５    クロスキー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005349548.tif 000006
【図５】
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